С развитием машиностроительного производства, и как следствие его совершенствованием и модернизацией при помощи его полной или же частичной автоматизации именно с этой целью происходит внедрение в машиностроение Гибких производственных систем (ГПС), позволяющих перейти на новый уровень промышленности в области металообработки. В отличие от ранее используемого устаревшего оборудования они более совершенны, при позволяют значительно сократить потребность в количестве основных производственных рабочих, но при этомкачество изготавлемой продукции и точность обработки будет выше, а как следствие продукция лучшего качества пользуется большим спросом. Вобщем с автоматизацией посредством внедрения ГПС становится ясно, вопрос состоит в другом, необходимол же как то управлять данным гибким автоматизированным производство. Именно для этой цели и используется специальная Автоматизированая система управления ГПС, которая позволяет в зависимости от степени своей автоматизации перейти либо на полностью автоматический режим (управление осуществляентся без участия человека), либо же на часттичную автоматизацию - автоматизированые АСУ (управление осуществляется при помощи автоматики с участием человека). Следует остановится на данной теме с целью рассмотрения основных функций АСУ и ее структуры.

1. Автоматизированная система управления

Автоматизированная система управления или АСУ входит в состав основных элементов автоматизированного производства ГПС. Основная задача АСУ это управления всеми составными частями производства, то есть управление основным используемым при обработке оборудованием ГПС (основное оборудование ГПС это станки: токарные, сверильные, фрезерные, долбежные, шлифовальные, зубонарезные и зубообробатывающие оснощенные системой числового програмного управления), а также дополнительным (к вспомогательному, но не менее важному оборудованию ГПС можно отнести различное технологгическое оснащение, необходимое для выполнения определенной операции технологического процесса обработки детали, промышленных роботов, роботов транспортеров и т.д.). Кстати, «технологическим процессом» называется часть «производственного процесса» (производственный процесс начинается с обработки заготовки и заканчивается сборкой деталей в узлы) содержащая действия (совокупность операций и переходов, выполняющихся в определенной последовательно) по изменению состояния предмета производства (заготовки), технологический процесс связан непосредственно с изменением размеров, формы и свойств материала обробатываемой заготовки.

По степени автоматизации АСУ подразделяют на:

- автаматические (полностью автоматика, без участия человека-оператора, о чем уже упомяналось выше);

- автоматизированые (автоматика с участием человека-оператора, дополняющего работу АСУ).

АСУ можно разделить на несколько уровней, их число зависит от исполнения ГПС:

- на внешнем уровне находится усройство управления станком, роботом, транспортом;

- следующий уровень представляет собой концентратор каналов связи от устройств нижнего уровня, который может быть выполнен в виде микро ЭВМ;

- третий уровень, это система управления ГПС;

- четвертый - система управления заводом.

2. Основные функции АСУ

К основным функциям АСУ можно отнести следующие:

- управления транспортными перемещениями;

- наблюдение за всем производственным процессом;

- вывод данных на печать;

- вывод информации на монитор;

- сигнализирование при необходимости в случае аварийной ситуации;

- технологическая подготовка производства;

- управление технологическим процессом производства;

- управление инструментальным обеспечением;

- оперативное планирование.

3. Составные компоненты АСУ

АСУ состоит из средств вычислительной техники -- управляющих ЭВМ, связанных в единый комплекс с помощью интерфейсных устройств и линий передачи данных, и программного обеспечения, предназначенного для управления отдельными единицами автоматизированного оборудования всех подсистем и системы в целом. Она базируется на использовании оборудования с ЧПУ, ГПМ. Программное управление АСТО основывается на применении программы, определяющей порядок действий с целью получения требуемого результата. Вычислительные машины, устройства сопряжения с объектами и передачи данных являются аппаратурными средствами системы управления ГПС, функционирующими под управлением программных средств.

В состав АСУ ГПС входят следующие подсистемы:

- подсистема УТСС (подсистема АСУ, необходимая для управления транспортно-складской системой)

- подсистема УТПП (подсистема АСУ осуществляющая управление технологическим процессом производства)

- подсистема ТПП (подсистема АСУ осуществляющая технологическую подготовку производства)

- подсистема УИО (подсистема АСУ для управления инструментальным обеспечением)

- подсистема ОКП (подсистема АСУ осуществляющая оперативно-календарное планирование)

Первые четыре подсистемы реализуются как на первом, так и втором уровнях АСУ ГПС, подсистема ОКП реализуется обычно на втором уровне ГПС.

АСУ ГПС может иметь функциональные (и технические) связи с АСУ предприятием (АСУП) и системой автоматизированного проектирования (САПР).

Конфигурация КТС зависит от следующих факторов:

- функции и задачи реализуемых подсистем;

- состав и топология технологического и транспортно-складского оборудования ГПС;

- режимы и технология обработки;

- организация производства.

Для реализации ГПС целесообразно использовать модульный принцип построения КТС, который позволит обеспечить гибкость систем, реализовать функции АСУ ГПС в различных наборах подсистем и задач, оптимизировать стоимость используемого КТС и облегчить выбор требуемой конфигурации КТС. На первом уровне КТС решает задачи управления ГПС-У и в зависимости от параметров объекта управления может быть реализован на базе одной или нескольких мини-или микро-ЭВМ, объединенных аппаратно-программными средствами обмена данными. На втором уровне КТС решает задачи управления ГПС-Ц и реализуется в виде УВК на базе мини-ЭВМ, имеющей непосредственную связь с АРМ технолога цеха и ЭВМ АСУ предприятия. К УВК второго уровня подключаются также АРМ диспетчера, управляющего и технического персонала цеха. Модульность КТС позволяет обеспечить гибкость при реализации проектов АСУ ГПС различного типа и размерности. Модули 1 и 2 реализуются на базе типового комплекса микро ЭВМ и предназначены для автоматизации функций ГПС-У. Модуль 1 обеспечивает управление транспортными средствами, контроль состояния перегрузочных позиций склада станочных модулей и обмен информацией с УВК второго уровня. Модуль 2 обеспечивает передачу управляющих программ технологическому оборудованию по каналам связи и реализует функцию диагностики систем ЧПУ ГПМ. Количество модулей 2 определяется числом управляемых ГПМ. Одна ЭВМ может управлять работой не более восьми гибких производственных модулей ГПМ, при небольшом количестве ГПМ возможно объединение функций модулей 1 и 2 в первом модуле. Количество модулей ЭВМ определяется потребностями участка. Если присутствуют Модули 3 и 4, следует сказать, что они реализованы на базе мини-ЭВМ и предназначены для реализации функций и задач АСУ-Ц. Различие в составе модулей определяется их информационными нагрузками. Так, модуль 3 используется при реализации АСУ ГПС цеха, включающего участки малой размерности и в ряде случаев может совмещать функции обоих уровней управления. Модуль 4 предназначен для реализации АСУ ГПС-У с большой информационной нагрузкой в системах, охватывающих несколько ГПС-У с большим количеством оборудования и развитыми транспортно-складскими системами. Модули 3 и 4 должны иметь связь с АРМ на базе терминалов или персональных ЭВМ участков подготовки производства, технолога, диспетчера цеха, руководящего персонала цеха и с ЭВМ первого уровня.

Одной из важнейших проблем реализации КТС АСУ ГПС является их объединение в многомашинные распределенные вычислительные комплексы. Кроме ЭВМ, входящих в состав модулей, в многомашинный комплекс входят и микроЭВМ систем ЧПУ и ЛСУ транспортно-складскими объектами. Системы ЧПУ, входящие в состав ГПС, представляют собой устройства класса CNC на базе встроенных микро ЭВМ или устройства ЧПУ производства.

Для систем ЧПУ отечественного и зарубежного производства, не имеющих аппаратных и программных средств связи с УВК, рекомендуются следующие методы организации связи:

• использование совместимых носителей информации (например перфоленты); метод прост, однако малонадежен, не обеспечивает оперативности управления и требует привлечения дополнительного персонала;

• использование для подключения к УВК интерфейсов СЧПУ, предназначенных для других целей (например интерфейс ИРПР для подключения перфосчитывателя); метод может быть рекомендован как для отечественных, так и для зарубежных СЧПУ;

• организация в СЧПУ библиотеки УП с присвоением каждой из них номера; вызов требуемой УП осуществляет УВК через У СО и командо-аппарат СЧПУ; для отечественных СЧПУ метод непригоден из-за малого объема ОЗУ и может быть рекомендован только для зарубежных СЧПУ;

• использование нестандартных средств связи СЧПУ с УВК.

- УС ЭВМ обеспечивает обмен данными между ЭВМ и СЧПУ на базе «Электроника-60» в режиме «точка-точка» с помощью последовательного канала типа ИРПС и позволяет создавать ЛВС для АСУ ГПС с топологией типа «звезда» или «дерево». КС представляет собой набор блоков связи, обеспечивающий высокоскоростной обмен данными между ЭВМ и Системой ЧПУ.

4. Устройство микро ЭВМ

Микро ЭВМ представляет собой устройство, состоящее из четырех основных компонентов:

- арифметико-логического устройства (АЛУ) ;

- устройства управления (УУ) ;

- запоминающего устройства (ЗУ) ;

- периферийных устройств (ПУ).

Основными характеристиками микроЭВМ являются: быстродействие (число логико-вычислительных операций, выполняемых в единицу времени, или длительность времени цикла выполнения одной команды); ширина разрядной сетки; наличие механизма прерываний текущих программ и механизма прямого доступа к ЗУ; объем ОЗУ; объем и состав программного обеспечения ПЗУ; наличие и объем внешних носителей; тип и характеристики интерфейсов микроЭВМ; наличие и характеристики дополнительных периферийных устройств (алфавитно-цифровых дисплеев, датчиков и аналого-цифровых преобразователей, цифро-аналоговых преобразователей и других устройств). На базе микропроцессорных систем создано семейство микроЭВМ, находящих широкое применение в АСУ ТП. Наиболее широко известны микроЭВМ типа «Электроника» и СМ ЭВМ.

Использование двухуровневых структур комплекса технических средств (КТС) АСУ ТП на базе микроЭВМ позволяет обеспечить по сравнению с АСУ ТП с одноуровневой структурой и использованием универсальной ЭВМ: повышение надежности и живучести системы; ослабление требований к необходимым вычислительным ресурсам центральной ЭВМ; сокращение затрат на установку и монтаж КТС за счет уменьшения потребности в линиях связи; упрощение пользовательских частей системы программного обеспечения за счет децентрализации вычислительного процесса; возможность подключения к центральной ЭВМ устройств, наиболее полно отвечающих требованиям конкретного ТОУ; сокращение времени восстановления текущего состояния информационной базы ЭВМ верхнего уровня после восстановления ее работоспособности за счет запоминания данных в памяти микро-ЭВМ.

Система программного обеспечения интегрированной АСУ ГПС формируется как производственная операционная система (MOS-система) на основе максимального использования и развития операционных систем ЭВМ, входящих в состав УВК модулей АСУ ГПС, для создания ППП, реализация сетевых принципов межмашинного обмена и ведения распределенного банка данных в режиме реального времени. При этом производственная операционная система интегрированной АСУ ГПС строится из отдельных, построенных в соответствии с функциональными и структурно-техническими требовашшми ГПС, операционных систем ЭВМ, а также из пакетов прикладных программ организации межмашинных взаимодействий в режимах реального времени в локальных сетях ЭВМ и оперативной обработки данных.

5. Языки программирования

Языки программирования -- это языки, предназначенные для написания программного обеспечения. Эти языки -- средство разработки АС ТПП РЭА. К языкам программирования предъявляют требования удобства использования, универсальности, эффективности объектных программ. С позиций универсальности и эффективности объектных программ наилучшими свойствами обладают машинно-ориентированные языки. Близость к машинным языкам (языкам машинных команд) обусловливает простоту и эффективность трансляторов на машинный язык, называемых ассемблерами.

Машинно-ориентированные языки называют языками ассемблера или автокодами. Среди алгоритмических языков высокого уровня наиболее распространен язык Фортран. Однако язык Фортран имеет ограниченные возможности для описания сложных программ.

6. Целесообразность автоматизации

Следует помнить, что средства программного обеспечения и аппаратурные средства являются двумя взаимосвязанными компонентами современной вычислительной техники, и с развитиями программного обеспечения необходимо отдавать должное аппаратным средствам производства.

И на последок хотелось бы сказать о целесообразности автоматизации производства. Так как основным направлением автоматизации производственных процессов является именно внедрение гибких производственных систем, то есть ГПС. На основе применения принципов групповой технологии, использования перепрограммируемого технологического оборудования и программного управления разрешают в определенной степени противоречия, возникающие между единичным характером изделий, то есть максимальной изменчивостью производства, и необходимостью массового применения однотипных операций для обеспечения минимальных экономических затрат на выпуск продукции, что является экономически выгодным.

Список используемой литературы

1. «Автоматизированные системы управления» Белогорцев Е.В., 2004г.

2. «Технологические основы гибких производственных систем» Медведев, В. П. Вороненко, В. Н. Брюханов, 2000г.

3. «Технология и оборудование производства электрических машин» А.А. Осьмаков, 2003г.

4. «Автоматизированные системы управления» С.Л. Зайцев, 2001г.

5. «Машиностроение» Григорьев С.Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р, 2006г.